马锦康1 丁鹏2 张明泉3
1 2淮北矿业集团青东煤业 安徽省淮北市 235000；3 淮北矿业集团机电装备部 安徽省淮北市 235000
摘要：在现代化发展的今天，全矿井综合自动化系统在矿山开采过程中的应用，不仅能够提高煤矿工作效率，改善工作作业环境，同时也能提高矿井作业安全系数，增加企业核心竞争力，实现生产、管理的一体化。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对矿井综合自动化系统建设及应用提出了一些建议，仅供参考。
关键词：矿井；综合自动化系统；建设及应用
引言
在矿山生产的过程中应用综合自动化系统，不仅可以提高矿山的产量，同时对矿山作业的环境也有很大的改观，拥有着智能、高效、安全、多功能等优势。现阶段在矿山应用综合自动化水平来看，与智能化还有着一定的差异，在多个方面的空间还需要提升，所以矿山应该结合自身的实际情况，开展相应的自动化技术，使自动化技术与自身的生产能够进行融合，从各个生产类型上提高智能化的水平，从而促进智慧矿山建设。
1、矿井综合自动化系统设计原则
矿井综合自动化系统设计主要突出先进性和可靠性、适用性和易用性、可视性和可控性、可互联和可共享、可扩展和可开发等原则，以先进的设计理念为基础，应用网络、通信、数据库、自动化、信息化以及工业电视等技术和设备来构架综合自动化系统平台。综合自动化平台的建设要采用当前先进成熟的技术，采用平台化的建设思想，系统间联动能根据业务需求实现灵活组合配置；通过生产过程的远程控制、集中控制和自动控制手段，改善工人作业环境、减轻工人劳动强度，实现矿井的高产、高效。平台接入子系统原则为所有子系统应接尽接，不局限于机电分管业务范围。.综合自动化平台基于以太网，采用统一标准的数据接口（如PLC通讯接口）、标准开放的协议（如OPC、ODBC等接口协议）采集各系统数据，保证采集数据的实时性、准确性；平台形成统一数据标准、统一数据协议、统一数据格式。平台采用C/S与B/S相结合的模式，远控控制采用C/S架构，浏览采用B/S架构，预留支持移动监管接口。工业环网应根据业务系统划分VLAN。
2、矿井工业以太环网建设
矿井工业以太环网是作为生产系统设备数据（运行状态、电机温度、轴承温度、振动等）、工艺参数（水位、流量、压力、煤位等）及环境监测数据（环境温度、烟雾监测的数据）的传输通道。网络结构采用“光纤工业以太环网+现场总线”的模式，采用标准TCP/IP传输协议，在井上和井下分别设置独立冗余环，其中地面千兆环网，井下万兆骨干，千兆汇聚，地面中心机房配备工业环网核心交换机。工业以太环网覆盖矿井地面建和井下所有生产环节，配置工业防火墙，可在不影响工控业务连续性的基础上阻断异常指令、告警可疑操作、隔离威胁数据，实现安全防护。
3、矿井综合自动化平台建设
矿井综合自动化平台是基于工业实时数据库、工业组态软件而开发的软件平台，集数据通信、处理、采集、控制、综合职能判断、图文显示为一体的综合数据应用软件系统，能在各种情况下准确、可靠、迅速地作出反应，及时处理，协调系统工作，达到实时、合理监控的目的。主要作用为：提供统一数据接口、通讯协议，采集一线生产数据；将数据分类存储，加以分析；利用组态软件，开发人机界面（HMI），远程监测监控设备状况及生产状态；监测环境状态；异常情况报警。要求平台具备具备安全的授权机制、故障声光报警功能、综合记录、查询功能，同时实现平台与应急广播系统及工业电视系统进行集成，达到音、视频联动集控要求，实现系统安全可靠运行。
4、矿井综合自动化子系统接入
矿井综合自动化系统利用工业以太环网将矿井的主运煤流系统、电力监控系统、主通风机系统、排水系统、瓦斯抽采系统、压风机系统、主副井提升系统等子系统及各工业现场的视频监控汇聚，使各自动化子系统数据可进行有效集成和有机整合，实现数据的综合分析，从而实现系统减人、无人的目的。
4.1主运煤流子系统控制
矿井主运煤流系统配备完善的电控系统，通过PLC接入矿井综合自动化系统，以485通讯完成对皮带机的集成化控制，搭建中心站和多个控制主站，其中控制主站分别负责对不同生产单元内的皮带机分站进行控制。系统中心站与主站之间使用工业以太网进行信息交互，安装冗余光纤及以太网模块，搭建PLC控制器与网关间连通关系。系统接入后动态显示井下运输系统设备运行工况，实时监视速度、电压、电流、滚筒温度、油压、皮带秤、仓位等参数,实现井下运输系统设备远程在线监视、实时数据曲线展示等功能。
4.2电力监控子系统控制
电力监控系统系统具有井下供电系统的“四遥”功能（遥测、遥控、遥脉、遥信功能），通过对供电系统运行状态的灵活化调整，保证矿下生产系统供电稳定。电力监控系统具备各开关、变压器、线路的主要参数如开关分合闸、电压、电流、有功、无功、功率因数等运行参数展示、存储、实时／历史曲线显示等功能。实时在线显示操作功能，井下保护器发生报警故障、定值的变更、保护器自身损坏等均能在系统显示报警并实现历史信息查询，同时，系统报警实现视频联动，兼容应急扩播系统实现现场喊话。从而提高电力系统运行状况、安全水平、管理水平；提高事故、灾害预测预报能力。
4.3主通风机子系统控制
主通风子系统通讯PLC接入矿井工业环网，将各项数据传输至自动化平台，通风子系统动态显示通风机主要设备的运行工况，实时监视电压、电流、转速、振动、温度、风量、风压、变频器等参数；实现通风机远程在线监视、实时数据曲线展示等功能，系统具有远程一键启停、一键倒机、故障自动倒机、远程反风等控制功能。系统具有故障报警及历史查询功能，并联动视频监视。通风机子系统将通风系统的整体运行状态集中显示，实现风机运行参数的远程监控，提高了风机运行的安全系数，优化工人作业环境，保证了矿井的安全生产。
4.4排水子系统控制
排水系统通讯PLC接入矿井工业环网，实现综合自动化系统平台与水泵电控系统之间的数据传输，完成地面集控中心对水泵的自动化控制，达到无人值守的目的。排水子系统动态显示井下泵房主要设备的运行工况，实时监视排水管路流量、压力、水仓水位、电流、电压、温度等参数；实现泵房设备远程在线监视、实时数据曲线展示等功能。系统具有一键控制井下泵房设备自动启停、远程控制单台设备启停功能；具有故障报警功能并联动视频监视。排水子系统可优化职工工作环境，提高水泵运行效率，实现无人值守，促进矿井安全生产。
5、矿井综合自动化系统未来发展
目前，我国煤矿自动化控制技术水平整体不高，但是随着通讯技术、电子技术以及计算机技术突飞猛进，煤矿生产所采用的系统设备科技含量也越来越高，煤矿自动化系统必将得到迅猛发展。根据国家颁布的煤矿发展指导意见，近期会初步形成煤矿生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系，基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下固定岗位的无人值守与远程监控。中期将基本实现智能化决策和自动化协同运行，井下重点岗位机器人作业，最终建成智能感知、决策支持、自动执行的煤矿智能化体系。
结束语
综上所述，目前我国有很多矿井需要进行系统化的改造，通过矿井综合自动化系统平台的建立和实施，实现了生产工艺的全过程自动化控制，改变了传统生产方式，优化生产流程，提高了矿井自动化程度，提高了矿井的经济效益和社会效益。
参考文献
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